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DE3106035A1 - Fahrrad-tretgetriebe - Google Patents

Fahrrad-tretgetriebe

Info

Publication number
DE3106035A1
DE3106035A1 DE19813106035 DE3106035A DE3106035A1 DE 3106035 A1 DE3106035 A1 DE 3106035A1 DE 19813106035 DE19813106035 DE 19813106035 DE 3106035 A DE3106035 A DE 3106035A DE 3106035 A1 DE3106035 A1 DE 3106035A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pedal
bicycle
following
crank
tread
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19813106035
Other languages
English (en)
Inventor
Hans Heinrich Fehl
Reinhard 6423 Wartenberg Fehl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19813106035 priority Critical patent/DE3106035A1/de
Publication of DE3106035A1 publication Critical patent/DE3106035A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M3/06Construction of cranks operated by hand or foot with elliptical or other non-circular rotary movement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Devices For Bicycles And Motorcycles (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

  • Fahrrad- Tretgetriebe
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrrad-Tretgetriebe, bestehend aus einem Tretlager und zwei ein Kettenrad antreibenden Tretkurbeln mit jeweils einem Pedal, welches am freien Ende der Tretkurbel befestigt ist. Solche Fahrrad-Tretgetriebe sind bei allen gebräuchlichen Fahrrädern vorgesehen.
  • Sei den bisher bekannten Fahrrad-Tretgetrieben sind die Pedale drehbar unmittelbar auf einer fest mit dem jeweiligen Tretkurbelende verbundenen Pedalachse angeordnet.
  • Befindet sich eine Tretkurbel in waagerechter Position, so wird beim Fahrradfahren über das Pedal die Fußkraft in einem Winkel von ylZu zur Tretkurbel eingeleitet. Dadurch steht die gesamte Fußkraft als Antriebskraft zur Verfügung. Befindet sich die Tretkurbel jedoch in einer senkrechten Stellung, so kann über das Pedal gar kein Drehmoment auf das Kettenrad ausgeübt werden,weil alle Kräfte vom Pedal in Richtung der Tretkurbel nutzlos zum Tretkurbellager geleitet werden. In den Zwischenstell-ungen der Tretkurbeln zwischen der Senkrechten und der Waagerechten werden entsprechend der Winkelposition nur Teilkräfte der aufgebrachten Fußkraft als Antriebskraft genutzt. Es ergibt sich somit, daß bei Fahrrädern mit herkömmlichen Fahrrad-Tretqetrieb nur ein Teil der Fullkraft zur Erzeugung des ortriehs genutzt werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrrad-Tretgetriebe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß der für den Mortrieb nutzbare Anteil der aufgebrachten Fußkraft größer wird als bei den bisher bekannten Fahrrad-Tretoetrieben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch l angegebenen Maßnahmen gelöst.
  • Durch die erfindungsgemäße Gestaltung schwingt das Pedal unmittelbar nach Erreichen des oberen Totpunktes der Tretkurbel beschleunigt nach vorne in Fahrtrichtung. Dadurch wird die Fußkraft nicht mehr senkrecht, sondern zur tangentialen Richtung hin abgelenkt in das Fahrrad-Tretgetrieb eingeleitet. Diese Ablenkung erreicht kurz nach dem oberen Totpunkt ihr Maximum, findet aber von der 900-Stellung der Tretkurbel bis zum unteren Totpunkt praktisch nicht mehr statt. Dadurch tritt im ersten Quadranten eine Kraftverstärkung auf, die derart groß ist, daß sie vor allem beim Bergauffahren mit einem Fahrrad, welches das erfindungsgemäße Fahrrad-Tretgetriebe aufweist, deutlich spürbar ist. Hiervon abgesehen vermag man am oberen Totpunkt durch das Schwingen des Pedals Schwung zu holen, was den Tretvorgang erleichtert.
  • Durch die hängend Lagerung der Pedale gemäß der Erfindung tritt zunächst beim Benutzer ein verandertes Fahrgefühl auf. An dei anijtrn Bewegungsablauf gewohnt man sich allerdings sehr rasch. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Pedale spielt im Gegensatz zur bisherigen Gestaltung von Fahrrad-Yretgetrieben die Fußwinkelstellung eine große Rolle, weil dadurch das Maß des Ausschwenkens der Pedale bestimmt wird. Der Fahrradfahrer setzt zur Erzeugung des Vortriebs nicht nur seine Oberschenkelmuskeln, sondern zusätzlich die Fußmuskeln ein, was bekanntlich beim Gehen auch der Fall ist und einen günstigeren Fewegungsablauf darstellt als der bisherige beim Fahrradfahren.
  • Durch die in den Ansprüchen 2 und 3 angegebenen günstigen Weiterbildungen der Erfindung wird der Bewegungsablauf bei Benutzung eines Fahrrads mit dem erfindungsgemäßen Fahrrad-Tretgetriebe optimiert.
  • Die beim Fahren auftretende Relativbewegung zwischen der Fußspitze und der Tretfläche des erfindungsgemäß gestalteten Pedals kann besonders leicht geschehen, wenn das Pedal wie in Anspruch 4 angegeben, ausgestaltet ist.
  • Besonders guten Halt findet der Fuß, wenn die Trittfläche gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung fußseitig konkav geformt ist.
  • Wenn das Pedal mit seinem Pedalarm einstückig aus Aluminiumdruckguß oder einem vergleichbaren Werkstoff hergestellt werden soll, dann ist die'in Anspruch 6 angegebene Ausgestaltung der Erfindung glinstig. Das Pedal kann jedoch einfacher gestaltet werden, wenn wie in Anspruch 7 angegeben, das Pedalachslager in einem Gehäuse der Tretkurbel vorgesehen ist.
  • Der Bewegungsablauf bei Benutzung eines mit dem Fahrrad-Tretgetriebe gemäß der Erfindung ausgestatteten Fahrrads kann begrenzt verändert werden durch die in Anspruch 8 angegebenen Maßnahmen.
  • Um den Aufstieg auf ein Fahrrad mit dem erfindungsgemaBen Fahrrad-Tretgetriebe zu erleichtrorn, kann es zweckmäßig sein, sich der im Anspruch 9 aiigegebenen Maßnahmen zu hedienen, was allerdings im Regel all nicht notwendig sein wi3d, schließlich steigen Reiter auch über einen pendelnden Steigbügel auf ihr Pferd.
  • Für die Zulassung im öfFentlichen Straßenverkehr ist es notwendig, Fahrradpedale mit Rückstrahlerelementen auszustatten. Dies kann zweckmäßigerweise wie im Anspruch 10 angegeben, erf'lgen.
  • Wenn, wie das im Anspruch 11 angegeben ist, die Trittfläche der Pedale relativ zum Pedal arm verstellbar ist, dann kann der Trittflächenwinkel entsprechend den Wünschen des Fahrradbenutzers optimiert werden.
  • Günstig ist es auch, die Trittfläche elastisch zu gestalten, weil sie sich dann der Fuß form anpassen kann.
  • Die Pedale können natürlich auch als Bügel oder Schuh ausgebildet sein, was jedoch nicht nähererläutert ist.
  • Die Erfindung läßt zahlreiche usführungsmo'glichkeiten zu. Das Grundprinzip der Erfindung und eine konkrete Ausgestaltung sowie Kurven zur Erläuterung der Funktionsweise sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
  • Es zeigen: Fig. 1 Eine schematische Ansicht auf ein Fahrrad-Tretgetriebe gemäß der Erfindung Fig. 2 Eine 'ieitenansicht auf ein erfindungsgemäß gestaltetes Pedal für das Fahrrad-Tretgetriebe gemäß Figur 1 Fig. 3 Eine Ansicht von vorn auf das Pedal gemäß Figur 2 Fig. 4 Ein Diagramm, welches die Abhengigkeit des AusschenkuJinkels des erfindungsgel mäßen Pedals von der Winkelstellung der Tretkurbel zeigt.
  • Fig. 5 Ein Diagramm, welches die nutzbare Kraft in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Tretkurbel zeigt.
  • Die Figur 1 zeigt ein Fahrrad-Tretgetriebe 1, welches ein Kettenrad 2 und zwei Tretkurbeln 3,4 hat. Diese Tretkurbeln 3,4 stehen sich, wie bei Fahrrad-Tretgetrieben üblich, genau gegenüber. An dem freien Ende der unteren Tretkurbel 4 ist ein Pedal 5 pendelnd befestigt. Auf gleiche Weise ist ein Pedal 6 am freien Ende der oberen Tretkurbel 3 pendelnd angebracht. Jedes Pedal besteht aus einer Trittfläche 7 und einem Pedal arm 8, wobei der Pedal arm 8 und die Trittfläche 7 vorzugsweise eine starre Einheit bilden, zumindest aber nur begrenzt zueinander beweglich sind.
  • Zur Verdeutlichung des Bewegungsablaufs ist das obere Pedal 6 in einer solcher Position dargestellt, die bei Benutzung eines Fahrrads mit dem erfindungsgemäßen Fahrrad-Tretgetriebe eintritt. Zwischen der Tretkurbel 3 und dem Pedal arm 8 ist ein Winkel alpha eingezeichnet. Links oberhalb der Tretkurbel 3 und dm Pedal arm 8 ist die mit dem Fuß auf die Trittfläche 7 ausgeübte Pedalkraft F Ped und die tangential zum Hettenrad 2 ausgervichtete, für den Vortrieb nutzbare Kraft F Nutz eingezeichnet. Ebenfalls dargestellt ist die bei der Kräftezerlegung entstehende nutzlose, radialgerichtete Kraft F rad.
  • In den Figuren 2,3 ist eine beispielhafte Ausgestaltung eines Pedals 5 bzw 6 dargestellt. Die Tretfläche 7 des Pedals ist zum Fuß hin konkav ausgebildet und verjüngt sich nach vorn. Diese Trittfläche 7 reicht von der Fußspitze bis etwa zur Fußmitte. Der rückwärtige Teil 9 der Trittfläche 7 ist beispielsweise geriefelt, damit der Fuß dort festen Halt findet. Der vordere Teil 11 der Trittfläche 7 soll vorzugsweise glatt sein, damit die Fußspitze sich relativ zur Trittplatte 7 bewegen kann. Unterhalb der Trittpiatte 7 ist nach rückwärts hin ein Rückstrahlelement 12 angeliracht.
  • Der Pedal arm 8 bildet mit der Trittfläche 7 eine Einheit und ist großflär;hig ausgebildet. Er geht nach oben hin in eine Pedalachsenlagerung 13 über. In ihr ist eine Pedalachse 14 drehbar gelagert. Diese braucht nur in ein Gewindeloch im Tretkurbelende eingeschraubt zu werden, um das Pedal 5 bzw 6 dort zu befestigen.
  • Figur 2,3 zeigen auch einen bügelförmigen Vorsprung 15 im Bereich des Pedallagers 13. Auf diesen Vorsprung 15 kann man treten, wenn man sich auf das Fahrrad schwingen will. Man vermeidet dadurch, sich auf ein pendelndes Pedal stellen zu müssen.
  • Alternativ ist t!s moglich, am Tretkurbelende jeweils ein Gehäuse vorzusehen, in welches ein Achslager anzuordnen ist. In einem solchen Fall kann das Pedal eine starre Achse aufweisen.
  • Zur Verdeutlichung des Bewegungsablaufs des erfindungsgemäßen Fahrrad-Tretgetriebes sei nunmehr auf die Figuren 1, 4 und 5 Bezug genommen. Ist der obere Totpunkt von der Tretkurbel 3 erreicht, so schwingt das Pedal 8, wie in der Zeichnung dargestellt, nach vorn. Dabei entsteht zwischen der Tretkurbel 3 und dem Arm 8 des Pedals 7 ein Winkel alpha. Erfahrungsgemän liegt dieser schon unmittelbar nach Erreichen des oberen Totpunktes bei 150.
  • Dadurch beträgt die tangentiale Kraftkomponente F Nutz der auf das Pedal 6 wirkenden Fußkraft FPed F Nutz= F Ped x sin alpha Also bei alpha = 150 F Nutz= F Ped x 0,26.
  • Hierzu im Gegensatz ist die nutzbare Kraft F Putz'bei einem herksmmlichen Tretgetriebe am oberen Totpunkt 0, da die Pedalkraft in Richtung der Tretkurbel eingeleitet wird.
  • Der Winkel alpha nimmt bis zur waagerechten Stellung -der Tretkurbel 3 nach Erreichen seines maximalen Wertes kurz nach dem oberen Totpunkt langsam ab. Anschließend sind die Verhältnisse wie bei einem üblichen Tretgetriebe.
  • flieser Sachverhalt wurde in der Figur 4 dargestellt, in der der Winkel alpha als Funktion der Trstkurbelstellung eingetragen ist. Die Figur 5 zeigt die nutzbare Kraft in Abhängigkeit von der rretkurbelstellung. Als Kurve a wurde der Kraftverlauf bei einem normalen Fahrrad-Tretgetriebe gezeichnet, also eine exakte Sinus-Kurve. Die Kurve b, welche den Kraftverlauf' bei dem erfindungsgemäßen Fahrrad-Tretgetriebe zeigt unterscheidet; sich von der. Kurve a dadurch, daß sie im Bereich von 0-90° oberhalb der Kurve a verläuft.
  • Leerseite

Claims (12)

  1. Schutsarisprüche 1. Fahrrad-Tretgetriebe bestehend aus einem Tretlager und zwei, ein Kettenrad antreibenden Tretkurbeln mit jeweils einem Pedal, welches am freien Ende der Tretkurbel befestigt ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Pedale (5,6) fest oder begrenzt beweglich mit einem starren Pedalarm (8) verbunden sind und daß der Pedalarm (8) jeweils pendelnd am freien Ende der zugeordneten Tretkurbel (3,4) aufgehangen ist.
  2. 2. Fahrrad-Tretgetriebe rauch Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pedale (5,6) eine Trittfläche (7) haben, welche großflächig zur Stützung des Fußes von der Fuß spitze bis etwa zur Fußmitte ausgebildet ist.
  3. 3. Fahrrad-Tretgetriebe nach Anspruch 1 der einem der folgenden d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Trittfläche (7) rückseitig mit hohem Reibße^t, vorderseitig jedoch leicht gleitfähig ausgebildet ist.
  4. 4. Fahrrad- Tretqetriebe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß in die Trittfläche vorderseitig mehrere Walzen mit parallel zur Trittflächenebene verlaufenden Drehachsen angeordnet sind.
  5. 5. Fahrrad-Tretyetriebe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Trittfläche fuí3Lleitig konkav geformt ist.
  6. 6. Fahrrad-Tretgetriebe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden d a d u r c h g e k t' n n Z e i c h n e t daß im Pedalarm (ß) an seinem der Trittfläche (7) gegenüberliegenden Ende eine Pedalachse (14) drehbar gelagert ist, welche mit einem Gewinde zum Einschrauben in ein Gewindeloch der Tretkurbel (3,5) versehen ist.
  7. 7. Fahrrad-Tretgetriebe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß jede Tretkurbel (3,4) außenseitig ein Lagergehäuse mit einem Pedalachslager aufweist und die Pedalachse fest am Pedalarm (8) befestigt ist.
  8. 8. Fahrrad-Tretgetriebe nach Ansprur,h 1 oder einem der folgenden d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Trittfläche (7) gegen Federkraft begrenzt relativ zum Pedalarm (8) beweglich ist.
  9. 9. Fahrrad-Tretgetriebe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß an dem Pedalarm (8) in Höhe des Tretkurbelendes ein nach außen gerichteter Vorsprung (15) vorgesehen ist.
  10. 10. Fahrrad- lretgE!trielJe Ii;ir:h I\nspruch 1 oder einem der folgenden d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß unterhalb der Trittfläche ein Rückstrahlerelement angeordnet ist.
  11. 11. Fahrrad-Tretgetriebe nach llnspruch 1 oder einem der folgenden d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Trittfläche (7) der Pedale (5,6) in ihrer blinkelstellung zum Pedalarm (8) verstellbar ist.
  12. 12. Fahrrad-Tretgetriebe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Trittfläche (7) elastisch verformbar ist.
DE19813106035 1981-02-19 1981-02-19 Fahrrad-tretgetriebe Withdrawn DE3106035A1 (de)

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